常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述

1、課本中出現(xiàn)的各種協(xié)議總結(jié)課本中出現(xiàn)的各種協(xié)議總結(jié)網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)絡(luò)工程0801班班OSI七層模型功能七層模型功能(回顧回顧)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層1234567提供應(yīng)用程序接口提供應(yīng)用程序接口處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護(hù)和管理會(huì)話建立、維護(hù)和管理會(huì)話建立主機(jī)端到端連接和數(shù)據(jù)傳輸建立主機(jī)端到端連接和數(shù)據(jù)傳輸路由選路和轉(zhuǎn)發(fā)路由選路和轉(zhuǎn)發(fā)提供介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等提供介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等比特流傳輸比特流傳輸協(xié)議分層的好處協(xié)議分層的好處 協(xié)議分層可以使協(xié)議各層間相互獨(dú)立，層間的協(xié)議分層可以使協(xié)議各層間相互獨(dú)立，

2、層間的標(biāo)準(zhǔn)接口方便了工程模塊化，信令簡(jiǎn)化，便于標(biāo)準(zhǔn)接口方便了工程模塊化，信令簡(jiǎn)化，便于維護(hù)。每個(gè)協(xié)議可以單獨(dú)進(jìn)行談判，在進(jìn)行系維護(hù)。每個(gè)協(xié)議可以單獨(dú)進(jìn)行談判，在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，模塊化的設(shè)計(jì)允許單獨(dú)對(duì)某個(gè)協(xié)議統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，模塊化的設(shè)計(jì)允許單獨(dú)對(duì)某個(gè)協(xié)議/ /軟件進(jìn)行更新。軟件進(jìn)行更新。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō),IP,IP將下層的物理網(wǎng)絡(luò)將下層的物理網(wǎng)絡(luò)硬件隱藏了起來(lái)硬件隱藏了起來(lái). .如果你發(fā)明了一種新的物理如果你發(fā)明了一種新的物理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò), ,并且想讓它在并且想讓它在InternetInternet上投入使用上投入使用, ,你只你只需要再為它寫(xiě)一個(gè)與需要再為它寫(xiě)一個(gè)與IPIP連接

3、的驅(qū)動(dòng)程序就可以連接的驅(qū)動(dòng)程序就可以了了. .這樣這樣, ,你使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不會(huì)因?yàn)橛布闶褂玫木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不會(huì)因?yàn)橛布夹g(shù)的變化而發(fā)生任何變化技術(shù)的變化而發(fā)生任何變化. . 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層dataTCP/UDP header 數(shù)據(jù)段IP header 數(shù)據(jù)包邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層物理鏈路子層物理鏈路子層FCSLLCFCSMAC數(shù)據(jù)幀0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1Bit在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，就在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，就是一個(gè)封裝數(shù)據(jù)的過(guò)程是一個(gè)封裝數(shù)據(jù)的過(guò)程.數(shù)據(jù)封裝

4、數(shù)據(jù)封裝應(yīng)用應(yīng)用TCPIP以太網(wǎng)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)App頭頭TCP頭頭TCP頭頭IP頭頭TCP頭頭IP頭頭Eth頭頭Eth尾尾應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)(塊塊)TCP分節(jié)分節(jié)IP分組分組以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)電纜發(fā)送方發(fā)送方App頭頭App頭頭App頭頭用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)拆封數(shù)據(jù)拆封0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1dataFCSTCPIPLLCMAC在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，就是在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，就是一個(gè)解封裝數(shù)據(jù)的過(guò)成一個(gè)解封裝數(shù)據(jù)的過(guò)成.應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

5、 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層物理鏈路子層物理鏈路子層數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)幀Bit應(yīng)用數(shù)據(jù)（塊）應(yīng)用數(shù)據(jù)（塊）數(shù)據(jù)解封數(shù)據(jù)解封應(yīng)用應(yīng)用TCPIP以太網(wǎng)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)App頭頭TCP頭頭IP分組分組 Eth頭頭Eth尾尾以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)電纜接收方接收方IP頭頭TCP 分節(jié)分節(jié)IP分組分組TCP分節(jié)分節(jié)應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)(塊塊)完整的數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程演示完整的數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程演示應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)

6、層 鏈路層鏈路層 物理層物理層鏈路層鏈路層 物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層鏈路層鏈路層 物理層物理層Data電腦電腦交換機(jī)交換機(jī)路由器路由器電腦電腦交換機(jī)交換機(jī)路由器路由器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)圖PPP FrameRelay HDLC ETHERNETARPCableDIRVERICMPIPEIGRPIGMPTCPUDPOSPFPINGTraceBGPTelnetFTPSMTPApplication LayerTransport LayerNetwork LayerData Link LayerPhysical LayerDNS

7、TFTP SNMP RIPPPP 協(xié)議協(xié)議(peer to peer) PPP 協(xié)議有三個(gè)組成部分 一個(gè)將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。 鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)。 PPP 協(xié)議PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求協(xié)議應(yīng)滿足的需求 簡(jiǎn)單這是首要的要求 封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 多種類(lèi)型鏈路 差錯(cuò)檢測(cè) 檢測(cè)連接狀態(tài) 最大傳送單元 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 PPP 協(xié)議不需要的功能協(xié)議不需要的功能 糾錯(cuò) 流量控制 序號(hào) 多點(diǎn)線路 半雙工或單工鏈路 PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議

8、的幀格式1211字節(jié)12不超過(guò) 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部 PPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。 當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時(shí)，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報(bào)。 若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。 若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的 MAC 幀格式幀格式 以太網(wǎng) MAC 幀物理層MAC層10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入IP層目的地址 源地址類(lèi)型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500I

9、P 數(shù)據(jù)報(bào)當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于 46 字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長(zhǎng)不小于 64 字節(jié)。 最短的幀長(zhǎng)度：6+6+2+46+4=64字節(jié)最長(zhǎng)的幀長(zhǎng)度：6+6+2+1500+4=1518字節(jié)虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 802.3MAC 幀字節(jié)66246 15004MAC 幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類(lèi)型數(shù) 據(jù)FCS長(zhǎng)度/類(lèi)型 = 802.1Q 標(biāo)記類(lèi)型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié)2 字節(jié)插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記4用戶(hù)優(yōu)先級(jí)CFI虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太

10、網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè)虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱(chēng)為的標(biāo)識(shí)符，稱(chēng)為 VLAN 標(biāo)記標(biāo)記(tag)，用來(lái)指明發(fā)送該幀，用來(lái)指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式數(shù)據(jù)報(bào)的格式 可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報(bào)固定部分發(fā)送在前IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式數(shù)據(jù)報(bào)的格式 由于首部長(zhǎng)度占4位則 最長(zhǎng)首部為1111=15

11、 15*4=60字節(jié)最短首部為0101=5 5*4=20字節(jié) 首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，字節(jié)，是所有是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可選字段，在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。其長(zhǎng)度是可變的。 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 ICMP 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol)。 ICMP 報(bào)文的種類(lèi)有兩種，即報(bào)文的種類(lèi)有兩種，即 ICMP 差錯(cuò)報(bào)差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文告報(bào)文和和 ICMP 詢(xún)問(wèn)報(bào)文詢(xún)問(wèn)報(bào)文。 ICMP 報(bào)文的前報(bào)文的前

12、 4 個(gè)字節(jié)是統(tǒng)一的格式，共個(gè)字節(jié)是統(tǒng)一的格式，共有三個(gè)字段：即有三個(gè)字段：即類(lèi)型類(lèi)型、代碼代碼和和檢驗(yàn)和檢驗(yàn)和。接。接著的著的 4 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容與個(gè)字節(jié)的內(nèi)容與 ICMP 的類(lèi)型有關(guān)。的類(lèi)型有關(guān)。 ICMP 報(bào)文的格式報(bào)文的格式類(lèi)型類(lèi)型代碼代碼檢驗(yàn)和檢驗(yàn)和這這4 個(gè)字節(jié)取決于個(gè)字節(jié)取決于ICMP報(bào)文報(bào)文 的類(lèi)型的類(lèi)型ICMP的數(shù)據(jù)部分（長(zhǎng)度取決于類(lèi)型）的數(shù)據(jù)部分（長(zhǎng)度取決于類(lèi)型）04831ICMP報(bào)文8字節(jié)終點(diǎn)不可達(dá) 源點(diǎn)抑制(Source quench) 時(shí)間超過(guò) 參數(shù)問(wèn)題 改變路由（重定向）(Redirect) ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文5種種ICMP 詢(xún)問(wèn)報(bào)文有兩種詢(xún)問(wèn)報(bào)文有兩

13、種 回送請(qǐng)求和回答報(bào)文時(shí)間戳請(qǐng)求和回答報(bào)文ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文首部IP 數(shù)據(jù)報(bào)ICMP 的前 8 字節(jié)裝入 ICMP 報(bào)文的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文8字節(jié)收到的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部8字節(jié)ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文IP 數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)字段因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP：具體的協(xié)議有多種，如：具體的協(xié)議有多種，如 RIP 和和 OSPF 等。等。 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP：目前使用的協(xié)議就是：目前使用的協(xié)議就是 BGP。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Pro

14、tocol)收到相鄰路由器（其地址為收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個(gè)）的一個(gè) RIP 報(bào)文：報(bào)文：(1) 先修改此先修改此 RIP 報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳下一跳”字段中的地址字段中的地址都改為都改為 X，并把所有的，并把所有的“距離距離”字段的值加字段的值加 1。(2) 對(duì)修改后的對(duì)修改后的 RIP 報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。 否則否則 若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項(xiàng)若下一跳字段給出的路由器地

15、址是同樣的，則把收到的項(xiàng)目目替換原路由表中的項(xiàng)目。替換原路由表中的項(xiàng)目。 否則否則 若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，否則，什么也不做。否則，什么也不做。(3) 若若 3 分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16（距離為（距離為16表示不可表示不可達(dá)）。達(dá)）。(4) 返回。返回。距離向量算法距離向量算法RIP2 協(xié)議的報(bào)文格式協(xié)議的報(bào)文格式 4 字節(jié)RIP 報(bào)文路由信息（20 字節(jié)/路由）可重復(fù)出現(xiàn)

16、最多 25 個(gè)IP 數(shù)據(jù)報(bào)路由標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)地址地址族標(biāo)識(shí)符距離 (1-16) IP 首部UDP 首部首部路由部分必為 0版本命令 4 字節(jié)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)RIP報(bào)文的最大長(zhǎng)度報(bào)文的最大長(zhǎng)度（最多 25 個(gè)路由）：4+20*25=504字節(jié)RIP協(xié)議使用運(yùn)輸層的協(xié)議使用運(yùn)輸層的UDP進(jìn)行傳送（進(jìn)行傳送（UDP的端口：的端口：520）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 OSPF (Open Shortest Path First)OSPF 的五種分組類(lèi)型： 類(lèi)型類(lèi)型1，問(wèn)候，問(wèn)候(Hello)分組。分組。 類(lèi)型類(lèi)型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述，數(shù)據(jù)庫(kù)描述(Database Description)分

17、組。分組。 類(lèi)型類(lèi)型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求(Link State Request)分組。分組。 類(lèi)型類(lèi)型4，鏈路狀態(tài)更新，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組，分組， 用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。 類(lèi)型類(lèi)型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(Link State Acknowledgment)分組。分組。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)OSPF 分組分組 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部OSPF 分組OSPF 分組首部類(lèi)型 1 至類(lèi)型 5 的 OSPF 分組24 字節(jié)081631版 本路 由 器 標(biāo) 識(shí) 符類(lèi) 型分 組 長(zhǎng) 度檢 驗(yàn) 和鑒 別位鑒 別區(qū) 域 標(biāo) 識(shí) 符鑒 別 類(lèi)

18、型BGP 報(bào)文BGP 報(bào)文通用首部BGP 報(bào)文主體部分類(lèi) 型長(zhǎng) 度標(biāo) 記TCP首部IP 首部BGP 報(bào)文TCP 報(bào)文BGP 報(bào)文具有通用的首部報(bào)文具有通用的首部運(yùn)輸層的兩個(gè)主要協(xié)議運(yùn)輸層的兩個(gè)主要協(xié)議TCP/IP 的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(xié)議：的運(yùn)輸層有兩個(gè)不同的協(xié)議：(1) 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol)(2) 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 TCP (Transmission Control Protocol)UDP 是面向報(bào)文的是面向報(bào)文的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分IP 首部IP 層UDP 首部UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分運(yùn)輸層應(yīng)用層報(bào)文應(yīng)用層UDP 的首部格式 偽首部源端口目的端口長(zhǎng) 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長(zhǎng)度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報(bào)字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)偽首部源端口目的端口長(zhǎng) 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長(zhǎng)度源 IP 地址目的 IP